分布式光伏机器人及使用方法技术

技术编号：40958638 阅读：3 留言：0更新日期：2024-04-18 20:36

本发明专利技术提出了分布式光伏机器人及使用方法，属于光伏板清洗设备技术领域；包括相互平行且间隔设置的两轨道；主机单元，跨设在所述两轨道上，并相对于两轨道可滑动；水箱，设置在主机单元上，用于提供清洗光伏板的水；清洁小车单元，设置在所述主机单元的一侧的光伏板的表面，并与卷扬机构的活动端连接，清洁小车单元，设置在所述主机单元的一侧的光伏板的表面，清洁小车单元用于清洗主机单元附近的光伏板；卷扬机构，设置在主机单元远离轨道的一端，与清洁小车单元连接；用于将水箱中的水引导至清洁小车单元，并且改变清洁小车单元与主机单元的间距。本申请具有较好的适用性，能够高效的规划光伏板上的清洗轨迹，安全性也更高。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光伏板清洗设备，尤其涉及一种分布式光伏机器人及使用方法。

技术介绍

1、近年来，随着可再生能源的快速发展，光伏电站成为了重要的电力供应方式。国内现在已经建成的大型地面光伏电站大多都是几十兆瓦以上的规模。而分布式光伏电站的建设规模较小，但它们大多较分散，这样的布局使得光伏清洁工作量大、难度高。常规的人工清洁方式需要耗费大量的人工及时间成本，清洁工作也存在一定的危险性。为了保证分布式光伏电站的持续稳定工作，需要进行定期的清洁。尽管已有光伏清洗机器人在部分方面取得了一些进展，但仍然存在一些缺陷和不足之处：1)现有光伏清洁机器人对多样化的场景的适应性和灵活性不足，无法有效地应对不同类型和形状的光伏板；2)光伏清洗机器人在进行光伏板清洗时面临效率和速度的限制，大部分机器人清洗速度较慢。

2、针对传统分布式电站分布广、增长迅速和亟待维护的特点，开发出一种针对高空环境下分布式光伏电站的智能清洗机器人及其使用方法，提供更高的安全性、清洁质量的一致性和清洁工作的高效性，是非常有必要的。

技术实现思路

1、有鉴于此，本专利技术提出了一种适应性好、适用范围广、清洁效率高的分布式光伏机器人及使用方法。

2、本专利技术的技术方案是这样实现的：

3、一方面，本专利技术提供了分布式光伏机器人，包括：

4、两轨道，相互平行且间隔设置；

5、主机单元，跨设在所述两轨道上，主机单元相对于两轨道的延伸方向直线运动；

6、水箱，设置在主

7、清洁小车单元，设置在所述主机单元的一侧的光伏板的表面，清洁小车单元用于清洗主机单元附近的光伏板；

8、卷扬机构，设置在主机单元远离轨道的一端，与清洁小车单元连接；用于将水箱中的水引导至清洁小车单元，并且改变清洁小车单元与主机单元的间距。

9、在以上技术方案的基础上，优选的，所述主机单元包括承重板、承重梁、gps定位装置；承重板设置在两轨道之间，还朝着远离两轨道延伸的方向向外伸出，水箱设置在承重板远离地面的一端；承重板沿着轨道轴向延伸方向的两侧对称的设置有两行走机构，两行走机构与承重板固定连接，两行走机构的活动端与轨道滚动连接；承重梁设置在承重板远离两轨道的一端，卷扬机构设置在承重梁上；承重板的侧表面还设置有gps定位装置，gps定位装置用于获取主机单元的实时位置。

10、优选的，所述两行走机构均包括第一驱动装置、主动轮和从动轮；第一驱动装置固定设置在承重板远离地面的一端，第一驱动装置的输出端与主动轮的转动轴固定连接；从动轮与主机单元转动连接；主动轮和从动轮均与主机单元一侧的轨道滚动连接。

11、优选的，所述卷扬机构包括第二驱动装置、液压制动器、减速器、滚筒、至少两根水管和闩锁钩；第二驱动装置与承重梁固定连接，第二驱动装置的输出端上设置有液压制动器；滚筒设置在承重梁的边缘，并与承重梁转动连接，减速器跨设在第二驱动装置的输出端与滚筒的转轴上，且减速器的输入端与第二驱动装置的输出端连接，减速器的输出端与滚筒的转轴连接；滚筒上相对的缠绕有至少两根水管，至少两根水管的一端与水箱连通，至少两根水管的另一端环绕并固定在闩锁钩的一端，闩锁钩的另一端钩挂在清洁小车单元上；至少两根水管采用柔性材料制成，用于向清洁小车单元供水；液压制动器用于锁止第二驱动装置的输出端；第二驱动装置通过减速器驱动滚筒带动至少两根水管的收放，从而调节清洁小车单元与主机单元的间距。

12、优选的，所述液压制动器包括活塞筒、第一活塞杆、第二活塞杆、制动上臂、制动下臂、上连杆、制动挡块、第一拉臂、第二拉臂和两刹车片；活塞筒相对于第二驱动装置固定设置，活塞筒两端对称的设置有第一活塞杆和第二活塞杆；活塞筒两侧的活动端分别一一对应的与第一活塞杆的一端和第二活塞杆的一端铰连接；第一拉臂和第二拉臂相对且间隔的设置在第二驱动装置的输出轴两侧；第一活塞杆的另一端与第一拉臂的一端固定连接，上连杆分别将第一拉臂和第二拉臂靠近第一活塞杆的一端铰连接，第二拉臂的另一端与第二驱动装置铰连接；第一拉臂和第二拉臂相邻的端面上对应的设置有刹车片，刹车片与第一拉臂或者第二拉臂铰连接，刹车片与第二驱动装置的输出轴的形状相吻合；制动下臂的另一端分别与第二驱动装置和第一拉臂的另一端转动连接。

13、优选的，所述清洁小车单元包括支撑框架、吊杆、两盖板、清洗定位装置、若干行走轮、旋转清洗刷和红外距离传感器；支撑框架内部中空，支撑框架靠近光伏板的一端设置有若干行走轮和旋转清洗刷，支撑框架内部设置有清洗定位装置，支撑框架内还设置有两盖板，两盖板相邻的端部呈夹角设置，两盖板不相邻的端部朝着支撑框架边缘延伸，两盖板相邻的端部与光伏板的垂直距离大于不相邻的端部与光伏板的垂直距离；支撑框架顶部跨设有吊杆，吊杆的两端分别与支撑框架固定连接；闩锁钩与吊杆不同的位置铰连接；至少两根水管提供的水滴落在两盖板的表面并溅射在光伏板的表面；清洗定位装置用于定位并规划支撑框架沿着光伏板的移动路径；若干行走轮带动支撑框架相对于光伏板运动，旋转清洗刷用于支撑框架经过的光伏板的表面；红外距离传感器设置在支撑框架靠近光伏板的一侧，用于检测支撑框架移动方向的凹槽或者凸起。

14、进一步优选的，若干行走轮均为麦克纳姆轮，每个行走轮的转动轴均对应的设置有第三驱动装置；旋转清洗刷的转动轴上设置有第四驱动装置，第三驱动装置和第四驱动装置均固定设置在支撑框架上。

15、另一方面，本专利技术还提供了一种分布式光伏机器人的使用方法，包括如下步骤：

16、s1：构建上述的分布式光伏机器人；在清洁小车单元上配置清洁度检测装置；水箱内配置压力传感器，实时检测水箱内的水压；

17、s2：对分布式光伏机器人所在的工作环境进行栅格方法的环境建模，得到栅格地图，栅格地图的每个栅格分配为障碍区或者自由区，建立平面直角坐标系，坐标轴的单位长度为栅格的大小，栅格位置以直角坐标系坐标(x，y)表示，栅格的序号按栅格地图左下角的栅格开始，按从下至上，从左至右的顺序，进行顺序添加序号，格栅序号与格栅位置的坐标的关系为：m＝(x-1)*n+y，y＝mod(m，n)，x＝int(m,n)+1；m是当前格栅的序号；x与y是分布式光伏机器人在平面直角坐标系中的位置坐标；n指代栅格地图一维空间的大小n0×n0；mod()为除法求余运算；int()为取整运算，令p1为初始点，则令初始点与目标点之间的最优路径的表达式如下：

18、其中minf()为极值目标函数；pi为最优路径上的非初始路径点，j＝2，3，4，…，n；d(pi，pi-1)是相邻两个路径点的欧几里得距离；p是最优路径上的路径点集合；w是所有栅格点的集合；o是构成障碍物的栅格点的集合，最优路径不穿过障碍物；

19、s3：采用柯西逆向学习算法改进的粒子群优化算法，对算法进行训练，输出初始点与目标点之间的最优路径的全局最优解；

20、s4：将全局最优解代入初始点与目标点之本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.分布式光伏机器人，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的分布式光伏机器人，其特征在于，所述主机单元(200)包括承重板(201)、承重梁(202)、GPS定位装置(203)和两行走机构(204)；承重板(201)设置在两轨道(100)之间，还朝着远离两轨道(100)延伸的方向向外伸出，水箱(300)设置在承重板(201)远离地面的一端；承重板(201)沿着轨道(100)轴向延伸方向的两侧对称的设置有两行走机构(204)，两行走机构(204)与承重板(201)固定连接，两行走机构(204)的活动端与轨道(100)滚动连接；承重梁(202)设置在承重板(201)远离两轨道(100)的一端，卷扬机构(500)设置在承重梁(202)上；承重板(201)的侧表面还设置有GPS定位装置(203)，GPS定位装置(203)用于获取主机单元(200)的实时位置。

3.根据权利要求2所述的分布式光伏机器人，其特征在于，所述两行走机构(204)均包括第一驱动装置(205)、主动轮(206)和从动轮(207)；第一驱动装置(205)固定设置在承重板(201)远离地面的

4.根据权利要求3所述的分布式光伏机器人，其特征在于，所述卷扬机构(500)包括第二驱动装置(501)、液压制动器(502)、减速器(503)、滚筒(504)、至少两根水管(505)和闩锁钩(506)；第二驱动装置(501)与承重梁(202)固定连接，第二驱动装置(501)的输出端上设置有液压制动器(502)；滚筒(504)设置在承重梁(202)的边缘，并与承重梁(202)转动连接，减速器(503)跨设在第二驱动装置(501)的输出端与滚筒(504)的转轴上，且减速器(503)的输入端与第二驱动装置(501)的输出端连接，减速器(503)的输出端与滚筒(504)的转轴连接；滚筒(504)上相对的缠绕有至少两根水管(505)，至少两根水管(505)的一端与水箱(300)连通，至少两根水管(505)的另一端环绕并固定在闩锁钩(506)的一端，闩锁钩(506)的另一端钩挂在清洁小车单元(400)上；至少两根水管(505)采用柔性材料制成，用于向清洁小车单元(400)供水；液压制动器(502)用于锁止第二驱动装置(501)的输出端；第二驱动装置(501)通过减速器(503)驱动滚筒(504)带动至少两根水管(505)的收放，从而调节清洁小车单元(400)与主机单元(200)的间距。

5.根据权利要求4所述的分布式光伏机器人，其特征在于，所述液压制动器(502)包括活塞筒(5021)、第一活塞杆(5022)、第二活塞杆(5023)、制动上臂(5024)、制动下臂(5025)、上连杆(5026)、制动挡块(5027)、第一拉臂(5028)、第二拉臂(5029)和两刹车片；活塞筒(5021)相对于第二驱动装置固定设置，活塞筒(5021)两端对称的设置有第一活塞杆(5022)和第二活塞杆(5023)；活塞筒(5021)两侧的活动端分别一一对应的与第一活塞杆(5022)的一端和第二活塞杆(5023)的一端铰连接；第一拉臂(5028)和第二拉臂(5029)相对且间隔的设置在第二驱动装置(501)的输出轴两侧；第一活塞杆(5022)的另一端与第一拉臂(5028)的一端固定连接，上连杆(5026)分别将第一拉臂(5028)和第二拉臂(5029)靠近第一活塞杆(5022)的一端铰连接，第二拉臂(5029)的另一端与第二驱动装置(501)铰连接；第一拉臂(5028)和第二拉臂(5029)相邻的端面上对应的设置有刹车片，刹车片与第一拉臂(5028)或者第二拉臂(5029)铰连接，刹车片与第二驱动装置(501)的输出轴的形状相吻合；制动下臂(5025)的另一端分别与第二驱动装置(501)和第一拉臂(5028)的另一端转动连接。

6.根据权利要求4所述的分布式光伏机器人，其特征在于，所述清洁小车单元(400)包括支撑框架(401)、吊杆(402)、两盖板(403)、清洗定位装置(404)、若干行走轮(405)、旋转清洗刷(406)和红外距离传感器；支撑框架(401)内部中空，支撑框架(401)靠近光伏板的一端设置有若干行走轮(405)和旋转清洗刷(406)，支撑框架(401)内部设置有清洗定位装置(404)，支撑框架(401)内还设置有两盖板(403)，两盖板(403)相邻的端部呈夹角设置，两盖板(403)不相邻的端部朝着支撑框架(40...

【技术特征摘要】

1.分布式光伏机器人，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的分布式光伏机器人，其特征在于，所述主机单元(200)包括承重板(201)、承重梁(202)、gps定位装置(203)和两行走机构(204)；承重板(201)设置在两轨道(100)之间，还朝着远离两轨道(100)延伸的方向向外伸出，水箱(300)设置在承重板(201)远离地面的一端；承重板(201)沿着轨道(100)轴向延伸方向的两侧对称的设置有两行走机构(204)，两行走机构(204)与承重板(201)固定连接，两行走机构(204)的活动端与轨道(100)滚动连接；承重梁(202)设置在承重板(201)远离两轨道(100)的一端，卷扬机构(500)设置在承重梁(202)上；承重板(201)的侧表面还设置有gps定位装置(203)，gps定位装置(203)用于获取主机单元(200)的实时位置。

3.根据权利要求2所述的分布式光伏机器人，其特征在于，所述两行走机构(204)均包括第一驱动装置(205)、主动轮(206)和从动轮(207)；第一驱动装置(205)固定设置在承重板(201)远离地面的一端，第一驱动装置(205)的输出端与主动轮(206)的转动轴固定连接；从动轮(207)与主机单元(200)转动连接；主机单元(200)一侧的主动轮(206)和从动轮(207)均与该侧的轨道(100)滚动连接。

【专利技术属性】
技术研发人员：易灿灿，刘琳，肖涵，张振宇，何子康，郑蔚，黄涛，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：

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